- •Лекция №1
- •1. Навигационные радиолокационные станции
- •1.1. Импульсная НРЛС. Принцип ее построения
- •Лекция №2
- •1.2. Радиолокационное изображение на ЭЛТ индикатора
- •1.2.1.Виды ориентации
- •1.2.2. Индикация относительного и истинного движения
- •Лекция №3
- •1.3. Эксплуатационные и технические характеристики НРЛС
- •1.3.1. Эксплуатационные характеристики
- •Лекция №4
- •1.3.2. Основные технические параметры
- •Лекция №5
- •2. Отражающие свойства объектов
- •2.1. ЭПО простейшей формы
- •2.2. ЭПО групповых объектов
- •2.3. ЭПО судов
- •2.4. ЭПО распределенных объектов
- •Лекция №6
- •3. Дальность действия НРЛС в свободном пространстве
- •3.2. Влияние сферичности Земли на дальность действия НРЛС
- •3.3. Влияние атмосферы на дальность действия НРЛС
- •Лекция №7
- •4. Радиолокационные импульсные передатчики
- •4.1. Особенности магнетронных генераторов
- •4.2. Импульсный модулятор с накопительным конденсатором
- •Лекция №8
- •4.3. Импульсные модуляторы с накопительной линией
- •4.3.1. Упрощенная схема модулятора с накопительной линией
- •4.4. Импульсный линейный модулятор
- •4.5. Импульсный магнитный модулятор
- •Лекция №9
- •5.1. Щелевые и линзовые антенны
- •Лекция №10
- •5.2. Антенные переключатели
- •5.4. Вращающийся переход
- •Лекция №11
- •6. Приемник НРЛС и принцип его работы
- •6.1.1. Смесители на СВЧ диодах
- •6.2. Усилитель промежуточной частоты
- •6.2.1. Выбор полосы пропускания приемника
- •6.2.2. Детекторы и видеоусилители
- •Лекция №12
- •6.3. Автоматическая подстройка частоты
- •6.4. Временная автоматическая регулировка усиления
- •6.5. Малая постоянная времени
- •6.6. Логарифмический усилитель
- •Лекция №13
- •7. Индикаторы кругового обзора НРЛС
- •7.1. Формирование развертки в ИКО
- •Лекция №14
- •7.1.1. Формирование развертки с помощью двух неподвижных отклоняющих катушки
- •Лекция №15
- •7.1.2. Цифровая развертка НРЛС
- •7.2. Вспомогательные метки – НКД, ПКД
- •7.2.1. Способы формирования НКД
- •Лекция №16
- •7.2.2. Способы формирования ПКД
- •7.3. Формирование отметки курса
- •Лекция №17
- •8. Радиолокационные маяки-ответчики
- •8.1.Радиолокационный ответчик
- •8.1.1. Некоторые замечания при работе с РЛО
- •Лекция №18
- •9. Судовые средства автоматической радиолокационной прокладки
- •9.1. Требования к средствам автоматической радиолокационной прокладки
- •9.2. Обобщенная функциональная схема САРП
- •9.2.1. Назначение сопрягающих устройств
- •Лекция №19
- •9.3. Методы представления информации в САРП
- •9.4. Достоинства и недостатки САРП
- •Список использованной литературы к НРЛС и САРП
- •Лекция №20
- •Судовые радионавигационные системы
- •1.Назначение и особенности радионавигационных систем
- •1.1. Классификация РНС
- •Лекция №21
- •1.2. Импульсные РНС. Принцип работы
- •1.3.Фазовые РНС
- •1.3.1.Принцип работы ФРНС
- •Лекция №22
- •Лекция №23
- •2. Спутниковые навигационные системы (СНС)
- •2.2. Методы определения места судна
- •2.2.1.Угломерный метод
- •2.2.3.Радиально-скоростной метод
- •2.2.5. Дальномерный метод
- •2.2.6. Пассивный псевдодальномерный способ определения места
- •Лекция №24
- •2.3. Структура навигационных радиосигналов НКА GPS
- •2.3.1. Навигационное сообщение
- •3.Глобальная спутниковая система GPS
- •3.1. Назначение, общая характеристика и состав системы
- •3.1.1. Космический сегмент
- •3.1.2. Сегмент управления
- •3.1.3. Сегмент потребителей
- •3.1.3.1.Основные задачи, решаемые аппаратурой потребителя
- •3.2. Точностные характеристики системы GPS
- •Лекция №25
- •4. Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС
- •4.1. Назначение, общая характеристика и состав системы
- •4.3. Космический сегмент
- •4.3.1.Орбитальная группировка
- •4.3.2. Структура навигационных радиосигналов
- •4.3.3.Навигационное сообщение
- •5.Спутниковая радионавигационная система «ГАЛИЛЕО»
- •6. Дифференциальный режим GPS
- •6.1.Способы дифференциальных определений
- •Список использованной литературы ко второй части
Конспект лекций
по дисциплине „Радионавигационные приборы и системы”
для курсантов факультета судовождения
Подготовил доцент кафедри ”Електронные комплексы
судовождения”, к.т.н. Демиденко П.П.
Одесса, 2010
2
Лекция №1
1. Навигационные радиолокационные станции
Радиолокацией называется обнаружение с помощью электромагнитных колебаний различных объектов (целей), определение координат и параметров их
движения.
Слово «локация» происходит от латинского слова «location» и обозначает
«размещение», «расположение». Комплекс радиотехнических средств, выполняющий указанные выше задачи, называется радиолокационной станцией (РЛС), а для обеспечения безопасности мореплавания (в навигационных целях),
иногда морские РЛС обозначают как навигационные РЛС – НРЛС. (Часто употребляется общее название «радиолокатор». В американской и английской
литературе – radar – от слов radio detection and ranging – радиообнаружение и определение расстояния).
Радиолокационным объектом может быть любое физическое тело или группа тел, электрические и магнитные свойства которых (диэлектрическая и магнитная проницаемость, проводимость) отличаются от свойств среды, в которой распространяются радиоволны, излучаемые РЛС.
Радиолокационные объекты могут быть точечными и протяженными.
Радиолокационное изображение на экране индикатора РЛС точечных целей (объектов) имеет одинаковые размеры и форму. А протяженного объекта – радиолокационное изображение практически повторяет в соответствующем масштабе форму и размеры этих объектов.
К точечным объектам относятся малоразмерные надводные цели, например –
буй, веха с радиолокационным отражателем (или без него). Точечным объектом может быть и крупнотоннажное судно, если оно находится на большом расстоянии от РЛС.
Полезная информация о цели получается за счет поступившей в приемник
РЛС радиоволны, отразившейся от цели.
В зависимости от того, каким образом поступает в приемник РЛС радиоволна от цели, существует пассивная и активная радиолокация.
РЛС пассивного действия состоит из (см. рис.1.1)
Рис.1.1. Упрощенная схема РЛС пассивного действия
высокочувствительной остронаправленной приемной антенны, приемника и индикатора.
Такого типа РЛС используется для приема сигналов, создаваемых тепловым
радиоизлучением. Поэтому пассивная радиолокация называется еще и
радиотеплолокацией (например, прием электромагнитных волн от звезд, Солнца,
Луны и других тел. На этом принципе работают так называемые радиосекстаны). Активная радиолокация может быть с пассивным ответом (первичная
радиолокация) или с активным ответом (вторичная радиолокация).
3
РЛС активного действия с пассивным ответом содержит (см. рис.1.2) передатчик, который с помощью антенны излучает в пространство радиоволны. Если
на пути этой радиоволны окажется объект, то радиоволна отразится, и часть ее попадает в антенну РЛС, откуда она поступает в приемник и с него – в индикатор.
Рис.1.2. Упрощенная схема РЛС активного действия с пассивным ответом
Активная РЛС с активным ответом отличается от активной РЛС с пассивным
ответом наличием на объекте или на заранее обусловленном пункте радиолокационного передатчика (ответчика), который отвечает на сигналы
«запрашивающей» РЛС.
В зависимости от структуры излучаемых (зондирующих) радиолокационных сигналов различают РЛС непрерывного излучения колебаний и импульсные. (На
судах гражданского флота, в подавляющем большинстве, применяются импульсные НРЛС).
1.1. Импульсная НРЛС. Принцип ее построения
Импульсная НРЛС (см. рис.1.3) периодически излучает через антенный переключатель с помощью антенны кратковременные радиоимпульсы (как правило,
сверхвысокочастотные – СВЧ колебания), а в промежутке между излучениями этих
импульсов отраженные СВЧ колебания попадают на туже антенну, затем через антенный переключатель – в приемник. Усиленные и обработанные специальным образом отраженные импульсы воспроизводятся на индикаторе.
Рис.1.3. Упрощенная структурная схема импульсной НРЛС
Расстояние до цели D определяется уравнением D=Vp tD ,
2
где: Vp - скорость распространения электромагнитной волны (СВЧ колебаний) в
свободном пространстве,
tD - время распространения кратковременных радиоимпульсов от антенны до цели и
обратно от нее к антенне. (При расчетах Vp принимают равной скорости света c = 3 108 м/с, то есть приведенная выше формула обычно записывается как
D= |
c tD |
, |
(1) |
|
|||
2 |
|
|
а направление на цель определяется угловым положением антенны (ее диаграммы направленности) относительно выбранного направления или плоскости.
Основные временные соотношения при работе импульсной НРЛС приведены
на рис.1.4.
4
Синхронизатор вырабатывает последовательность кратковременных видеоимпульсов (так называемых синхронизирующих импульсов Uси – см. рисунки
1.3, 1.4) для управления работой передатчика, приемника и индикатора НРЛС. Синхроимпульсы синхронизируют (согласовывают во времени) совместную работу
указанных выше устройств НРЛС.
Передатчик НРЛС состоит из двух основных блоков – модулятора и генератора СВЧ колебаний, в качестве которого используется магнетрон.
Модулятор, под воздействием синхроимпульсов (рис.1.4, эпюра «а»), в зависимости от шкал дальности, формирует мощные запускающие импульсы (эпюра «б») определенной длительности (в современных НРЛС τзи =0,07…1,0 мкс), под воздействием которых генератор СВЧ колебаний генерирует мощные короткие
радиоимпульсы (эпюра «в»).
Рис.1.4. Основные временные соотношения работы импульсной НРЛС
Антенный переключатель (АП) обеспечивает коммутацию одной антенны поочередно к передатчику и приемнику; защищает (блокирует) входные цепи приемника от мощных зондирующих СВЧ импульсов собственного передатчика (а
также соседних НРЛС); закрывает выходные цепи передатчика при приеме
отраженных сигналов от целей.
Антенно-фидерное устройство (АФУ) состоит из волноводного тракта, по которому через антенный переключатель из передатчика подаются мощные СВЧ колебания в антенну, а при приеме антенной отраженных сигналов от объектов, через АП поступают в приемник. Антенны НРЛС обладают, как правило, остронаправленным излучением (приемом) СВЧ импульсов.
Приемник усиливает принятые антенной отраженные сигналы от цели, (эпюра «г»), преобразует их в видеосигналы (эпюра «д») и затем подает их в индикаторное
устройство.
В индикаторе с помощью воспроизводящего устройства (электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) или жидкокристаллического монитора) полученные в приемнике
видеосигналы преобразуются в видимое изображение; формируются дополнительные информационные метки – неподвижные кольца (круги) дальности – НКД, подвижный круг дальности – ПКД, отметка курса – ОК, электронный визир направления – ЭВН и некоторые другие вспомогательные метки (в зависимости от модели НРЛС).